固体氧化物燃料电池运行初期电化学性能演变机制

固体氧化物燃料电池(solid oxide fuel cell,SOFC)是一种清洁高效的发电装置,其运行中的性能衰减受到众多因素的影响,如何分辨这些因素的贡献、并在此基础上确定衰减的主导因素,对于更有针对性地提升SOFC的运行寿命至关重要.广泛的测试结果表明,SOFC的电化学性能在运行初期(约前100 h)会发生最为...     

大尺寸固体氧化物燃料电池的电极过程解析方法

电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)作为一种原位/非原位的电化学表征技术,在固体氧化物燃料电池(Solid Oxide Fuel Cell,SOFC)尤其是小尺寸电池的研究中得到了广泛应用,而工业大尺寸电池的EIS研究较少且大多基于小尺寸电池的研究结果。本文对工业尺寸(10 cm × 10 cm)阳极支撑平板式SOFC搭建了EIS测试系统,并改变电池运行温度、阳极/阴极气体组分,对该电池进行了系统的EIS测试,而后采用不基于先验假设的弛豫时间分布法(Distribution of Relaxation Times,DRT)对EIS数据进行解析。通过比较分析不同条件下的DRT结果,揭示了DRT中各特征峰与电池中具体电极过程的对应关系。与小尺寸电池相比,由于大尺寸电池的有效面积较大且入口流量较小,气体转化过程在大尺寸电池中不容忽视。本文通过解析EIS实现了对工业大尺寸SOFC单电池中各项电极过程的分辨,该方法及结果能够进一步应用于SOFC原位表征、在线监测以及衰减机理等相关研究。     

电化学阻抗谱弛豫时间分布基础

电化学阻抗谱（EIS）是一种高效的原位/非原位电化学表征技术,已在电化学能源领域得到广泛应用,如用于锂离子电池、超级电容器、燃料电池等材料及器件性能的诊断和优化. 弛豫时间分布（DRT）是一种不依赖于研究对象先验知识的EIS解析技术,可用于分离和解析EIS中高度重叠的物理化学过程. 为了促进DRT解析技术的应用和推广,本文详细阐述了如下问题： 1） DRT解析原理、实现算法及重要扩展; 2） 典型电路基元的DRT解析分析; 3） DRT的具体实现及在电化学能源中的典型应用举例; 4）DRT解析技术研究进展、存在问题及发展趋势.     

高温固体氧化物燃料电池

从材料选择、结构设计与技术经济诸方面评述了第三代燃料电池（ＳＯＦＣ）的发展历史和发展现状。由于第三代燃料电池中大量应用稀土及其固有的一系列优点，值得引起我国的重视。分析表明，在我国开展ＳＯＦＣ的研究与开发工作具有重要意义。同时，分析了发展ＳＯＦＣ过程中的材料选择与结构设计的原则。     

单室固体氧化物燃料电池

单室固体氧化物燃料电池使矿物燃料和氧在同一气室中反应发电,具有无需密封、结构简单及抗热和机械性能强的特点,已经显示出作为便携式电源的良好发展前景,近几年来已成为燃料电池领域的一个研究热点。本文较详细地介绍了单室固体氧化物燃料电池的发展背景、特点、工作原理和影响单室固体氧化物燃料电池性能的众多因素,阐述了它的发展历程及最新进展,并对其前景进行了展望。     

单室固体氧化物燃料电池

单室固体氧化物燃料电池使矿物燃料和氧在同一气室中反应发电,具有无需密封、结构简单及抗热和机械性能强的特点,已经显示出作为便携式电源的良好发展前景,近几年来已成为燃料电池领域的一个研究热点.本文较详细地介绍了单室固体氧化物燃料电池的发展背景、特点、工作原理和影响单室固体氧化物燃料电池性能的众多因素,阐述了它的发展历程及最新进展,并对其前景进行了展望.     

单室固体氧化物燃料电池

单室固体氧化物燃料电池使矿物燃料和氧在同一气室中反应发电,具有无需密封、结构简单及抗热和机械性能强的特点,已经显示出作为便携式电源的良好发展前景,近几年来已成为燃料电池领域的一个研究热点.本文较详细地介绍了单室固体氧化物燃料电池的发展背景、特点、工作原理和影响单室固体氧化物燃料电池性能的众多因素,阐述了它的发展历程及最新进展,并对其前景进行了展望.     

直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池

直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池（D-HC SOFC）具有能量密度高和运行成本低等特点,可望在便携式电源等方面得到广泛应用,已成为国际上SOFC领域的研究热点。本文对D-HC SOFC进行了热力学分析,综述了目前国际上在D—HCSOFC研究方面的现状,指出现有的D-HC SOFC研究工作绝大多数都是围绕着如何避免积碳进行。围绕着避免积碳的3条途径即降低工作温度、采用合适的催化剂和促进电化学氧化,对D-HC SOFC研究进行了阐述和讨论。文中还提到一些阳极反应机理方面的研究,并对今后的D-HC SOFC工作提出了作者的观点,认为应该在D-HC SOFC电池组方面和涉及到气体分布的阳极反应机理方面做更多工作。     

直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池

直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池(D-HC SOFC)具有能量密度高和运行成本低等特点,可望在便携式电源等方面得到广泛应用,已成为国际上SOFC领域的研究热点。本文对D-HC SOFC进行了热力学分析,综述了目前国际上在D-HC SOFC研究方面的现状,指出现有的D-HC SOFC研究工作绝大多数都是围绕着如何避免积碳进行。围绕着避免积碳的3条途径即降低工作温度、采用合适的催化剂和促进电化学氧化,对D-HC SOFC研究进行了阐述和讨论。文中还提到一些阳极反应机理方面的研究,并对今后的D-HC SOFC工作提出了作者的观点,认为应该在D-HC SOFC电池组方面和涉及到气体分布的阳极反应机理方面做更多工作。     

直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池

直接碳氢化合物固体氧化物燃料电池(D-HC SOFC)具有能量密度高和运行成本低等特点,可望在便携式电源等方面得到广泛应用,已成为国际上SOFC领域的研究热点.本文对D-HC SOFC进行了热力学分析,综述了目前国际上在D-HC SOFC研究方面的现状,指出现有的D-HC SOFC研究工作绝大多数都是围绕着如何避免积碳进行.围绕着避免积碳的3条途径即降低工作温度、采用合适的催化剂和促进电化学氧化,对D-HC SOFC研究进行了阐述和讨论.文中还提到一些阳极反应机理方面的研究,并对今后的D-HC SOFC工作提出了作者的观点,认为应该在D-HC SOFC电池组方面和涉及到气体分布的阳极反应机理方面做更多工作.     

固体氧化物燃料电池最新发展动态——第五届固体氧化物燃料电池国际会议内容介绍

固体氧化物燃料电池（ＳＯＦＣ）是八十年代迅速发展起来的新型绿色发电技术,以其能量转化效率高,环境友好,燃料适应性强和寿命长等显著优点,引起许多发达国家的重视．根据１９９７年６月在德国亚琛市举行的第五届固体氧化物燃料电池国际会议交流情况和多年来对ＳＯＦＣ的了解,本文对管式、平板式以及其它新型结构的ＳＯＦＣ电池的最新发展动态作以全面的描述．同时对近两年来ＹＳＺ薄膜型和新型固体电解质中温电池的发展热点也作了全面的介绍     

弛豫时间分布法分解固体氧化物燃料电池电化学阻抗谱

<正>电化学交流阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectrum,EIS)是非常实用的电化学表征技术之一,被广泛地用于科学研究当中。其工作原理是在很宽的频率范围内(mHz–MHz)获得一个小电流/电压偏置信号的响应特性1,据此信息可以获得不同时间尺度下发生的物理、电化学过程,包括物质运输、反应动力学甚至热力学过程等2。通过解析EIS数据确定反应历程,并获得相应参数的定量值(即扩散系数,反应速率常数等)是阐明反应过程本质的基础。用于解析EIS数据的最常用方法是等效电路模型法(Equivalent Circuit Method,     

Efficient Thickness of Solid Oxide Fuel Cell Composite Electrode

The efficient thickness of a composite electrode for solid oxide fuel cells was directly calcu-lated by developing a physical model taking into account of the charge transfer process, the oxygen ion and electron transportation, and the microstructure characteristics of the elec-trode. The efficient thickness, which is defined as the electrode thickness corresponding to the minimum electrode polarization resistance, is formulated as a function of charge trans-fer resistivity, effective resistivity to ion and electron transport, and three-phase boundary length per unit volume. The model prediction is compared with the experimental reports to check the validity. Simulation is performed to show the effect of microstructure, intrinsic material properties, and electrode reaction mechanism on the efficient thickness. The results suggest that when an electrode is fabricated, its thickness should be controlled regarding its composition, particle size of its components, the intrinsic ionic and electronic conductivities,and its reaction mechanisms as well as the expected operation temperatures. The sensitivity of electrode polarization resistance to its thickness is also discussed.     

以活性炭为燃料的固体氧化物燃料电池(英文)

采用注浆成型法制备了管状电解质支撑的固体氧化物燃料电池(SOFC),电解质材料为YSZ,阳极和阴极材料都采用银.将活性炭不加任何气体直接用作电池的燃料.电池的有效面积为2.5cm2,在800℃时给出最大功率为16mW,其开路电压随温度的变化与理论结果一致.此电池在30mA的恒电流下连续稳定运行了37h,通过电化学反应消耗了加入电池中碳燃料的42%(w),证明了电池的工作是可以自维持的.与使用石墨燃料的SOFC相比,此电池的运行稳定性得到了明显的提高,因为活性炭比石墨具有大得多的微孔率和表面积.电池运行37h后很快衰减,燃料烧结和燃料量减少造成碳表面积减小可能是衰减的主要原因.电化学阻抗谱测试结果表明电池的极化电阻在电池的总损耗中占主导.通过对电池反应机理进行分析,认为发生在阳极/电解质界面的CO电化学氧化反应和发生在碳燃料表面的Boudouard反应构成的循环维持了电池的运行,因此通过添加促进上述两个反应的催化剂,可提高电池的性能.     

Evaluation and Model of Performance of A Tubular Solid Oxide Fuel Cell

Introduction Fuel cells are devices that convert the chemicalenergy into electricity directlyviathe reaction of fuelswith oxidants. They can achieve greater electrical effi-ciency than that obtained from conventional heat en-gines, which is a highly environmentally friendly meth-od of electric power production. Furthermore, addition-al efficiency can be obtained by adding a bottoming cy-cle to recover the heat from the hot gas exhausted froma solid oxide fuel cell(SOFC)[1—3].Planar and tubu…     

固体氧化物燃料电池流道结构的研究进展

固体氧化物燃料电池(SOFC)以其燃料使用种类广泛、全固态、可以实现热电联产等特有的优势,广泛应用于家居、商业、工业热电联产和便携式用电设备等领域,是一种极具发展前景的绿色发电装置.连接体是SOFC的重要部件之一,其流道结构直接影响反应气体的利用率以及燃料电池的排水及散热性能,对SOFC的综合性能有很大的影响,是SOF...     

可用作便携式电源的高性能直接碳固体氧化物燃料电池组

A direct carbon solid oxide fuel cell (DC-SOFC) stack was prepared with 3 tubular cells electrically connected in series. To increase carbon storage in the stack, the anode was fabricated outside the tubular cells so that carbon fuel can be loaded at the exterior of the stack, which is more spacious than the interior. The 3-cell-stack is operated directly with carbon as the fuel and oxygen in ambient air as the oxidant. With a total effective area of 10.2 cm² and a 5% (w) Fe-loaded activated carbon fuel of 17 g, the stack reveals a peak power of 4.1 W at 800℃. The stack discharged at a constant current of 1.0 A for 19 h, giving a charge capacity of 19 A·h and an energy capacity of 31.6 W·h, which are much higher than those of a similar stack with anode on the inside and carbon loaded at the interior. The high capacity of our DC-SOFC opens up potential applications in portable devices.     

平板式氧化物燃料电池（SOFC）研制及性能考察

对固体氧化物燃料电池进行研制。在ＹＳＺ固体电解质上制备成功Ｌａ０．８Ｓｒ０．２ＭｎＯ３阴极和Ｎｉ－ＹＳＺ陶瓷阳极，并解决了高温无机密封技术难题，组装出平板式ＬＳＭ．ＹＳＺ．Ｎｉ－ＹＳＺ单电池。